(57)【要約】【課題】  浮遊磁場に起因するスイッチング磁場のシフトおよびキンクを防止できるため、高い信頼性を有する磁気ＲＡＭおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  スイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結されたＭＴＪセルとを含む磁気ＲＡＭにおいて、前記ＭＴＪセルは、金属膜と、前記金属膜を取り囲む磁性膜とを備えるピンド膜を含む磁気ＲＡＭ。【選択図】  図６
2005129957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結されたＭＴＪセルとを含む磁気ＲＡＭにおいて、
前記ＭＴＪセルは、金属膜と、前記金属膜を取り囲む磁性膜とを備えるピンド膜を含むことを特徴とする磁気ＲＡＭ。
【請求項２】
前記磁性膜は、第１磁性膜および第２磁性膜で構成され、両磁性膜の縁部は接触していることを特徴とする請求項１に記載の磁気ＲＡＭ。
【請求項３】
前記第１磁性膜および第２磁性膜は、同一の磁性物質で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気ＲＡＭ。
【請求項４】
前記磁性膜の前記金属膜の上部に形成された部分と下部に形成された部分は、厚さが異なることを特徴とする請求項１に記載の磁気ＲＡＭ。
【請求項５】
基板にスイッチング素子を形成する第１段階と、
前記基板に前記スイッチング素子を覆う層間絶縁膜を形成する第２段階と、
前記層間絶縁膜の所定領域上に前記スイッチング素子に連結されて順次積層された、下部電極、バッファ膜、ピニング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、トンネリング膜、フリー磁性膜、およびキャッピング膜を含む積層物を形成する第３段階と、
前記積層物における前記第１磁性膜および第２磁性膜を接触させる第４段階とを含むことを特徴とする磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項６】
前記第３段階は、
前記層間絶縁膜に前記スイッチング素子が露出されるコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールに導電性プラグを充填する段階と、
前記層間絶縁膜の上に、前記導電性プラグを覆う、下部電極、バッファ膜、ピニング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、トンネリング膜、フリー磁性膜、およびキャッピング膜を順次形成する段階と、
前記キャッピング膜の上に前記所定領域を限定する感光膜パターンを形成する段階と、
前記感光膜パターンをエッチングマスクとして用いて前記層間絶縁膜上に積層された物質膜を逆順にエッチングする段階と、
前記感光膜パターンを除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項７】
前記第４段階は、前記金属膜の縁部を除去する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項８】
前記第３段階において、前記第１磁性膜および第２磁性膜は、異なる厚さで形成することを特徴とする請求項５に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項９】
前記金属膜の縁部は、前記金属膜に対するエッチング選択比の高いエッチング液を用いて除去することを特徴とする請求項７に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項１０】
基板にスイッチング素子を形成する第１段階と、
前記基板に前記スイッチング素子を覆う層間絶縁膜を形成する第２段階と、
前記層間絶縁膜の所定領域上に前記スイッチング素子に連結されて順次積層された、下部電極、バッファ膜、フリー磁性膜、トンネリング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、ピニング膜、およびキャッピング膜を含む積層物を形成する第３段階と、
前記積層物における前記第１磁性膜および第２磁性膜を接触させる第４段階と、を含むことを特徴とする磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項１１】
前記第３段階は、前記層間絶縁膜に前記スイッチング素子が露出されるコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールに導電性プラグを充填する段階と、
前記層間絶縁膜の上に、前記導電性プラグを覆う、下部電極、バッファ膜、フリー磁性膜、トンネリング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、ピニング膜、およびキャッピング膜を順次積層する段階と、
前記キャッピング膜上に前記所定領域を限定する感光膜パターンを形成する段階と、
前記感光膜パターンをエッチングマスクとして用いて前記層間絶縁膜上に積層された物質膜を逆順にエッチングする段階と、
前記感光膜パターンを除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項１２】
前記第４段階は、前記金属膜の縁部を除去する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項１３】
前記第３段階において、前記第１磁性膜および第２磁性膜は、異なる厚さで形成することを特徴とする請求項１０に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【請求項１４】
前記金属膜の縁部は、前記金属膜に対するエッチング選択比の高いエッチング液を用いて除去することを特徴とする請求項１２に記載の磁気ＲＡＭの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリ装置およびその製造方法に係り、より詳細には磁気ＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：以下、ＭＲＡＭ）の磁気トンネル接合（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ：以下、ＭＴＪ）セルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭは、ＭＴＪセルの絶縁膜を中心に上下に備えられた上部磁性膜および下部磁性膜の磁化方向により前記ＭＴＪセルの抵抗が変わる現象を用いてデータの記録および読出を行うメモリ装置である。
【０００３】
図１は、従来のＭＲＡＭに含まれるＭＴＪセルの断面図である。
図１に示すとおり、従来技術によるＭＴＪセルＭ１には、下部電極１０の上に、非晶質のバッファ膜１２と、半強磁性膜であるピニング膜１４とが順次形成されている。ピニング膜１４の上には、ピンド膜１６が形成されている。ピンド膜１６は、ピニング膜１４の全面に形成された第１強磁性膜１６ａと、第１強磁性膜１６ａの全面に形成された金属膜１６ｂと、金属膜１６ｂの全面に形成された第２強磁性膜１６ｃとで構成される。図１において、第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの内側に示す矢印は磁場の方向を示す。第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの内側では、磁場方向は互いに反対であることが分かる。
【０００４】
ピンド膜１６のように、金属膜１６ｂを中心にその上部および下部に磁性膜（第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃ）が積層された層は、一般にＳＡＦ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）層と呼ばれる。ＳＡＦ層では、上部磁性膜および下部磁性膜のスピン方向は、金属膜の厚さによって逆平行状態に固定される。ＳＡＦ層では、上部磁性膜と下部磁性膜の間の交換バイアスは１０００Ｏｅ以上である。これにより、単一磁性膜よりＳＡＦ層の熱的安定性が高い。このような理由でＭＴＪセルのピンド膜としてＳＡＦ層が広く使われている。
【０００５】
次いで、ピンド膜１６の第２強磁性膜１６ｃの上にトンネリング膜２２が形成されており、このトンネリング膜２２の上に外部磁場によって磁場の方向が決定されるフリー磁性膜２４と、フリー磁性膜２４を保護するためのキャッピング膜２６とが順次積層されている。
【０００６】
このような従来技術によるＭＴＪセルでは、第１強磁性膜１６ａおよび／または第２強磁性膜１６ｃに起因し、フリー磁性膜２４に影響を与える浮遊磁場（ｓｔｒａｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）が発生する。前記浮遊磁場は、フリー磁性膜２４がスイッチングされる時、キンク（ｋｉｎｋ）を形成する原因となる。
【０００７】
具体的に、前記浮遊磁場は、フリー磁性膜２４がスイッチングされる過程でフリー磁性膜２４の一部、特に、縁部に影響を及ぼす。この結果、前記浮遊磁場の影響を受けたフリー磁性膜２４の部分は、正常にスイッチングされず、フリー磁性膜２４の他の部分よりスイッチングが遅いか、全く異なる磁化状態となる。
【０００８】
このような浮遊磁場による影響は、ＭＴＪセルＭ１を構成する要素の厚さによって変わる。図２ないし図５は、ＭＴＪセルＭ１を構成する要素の厚さによって浮遊磁場がフリー磁性膜２４のスイッチ特性に与える影響を示す。
【０００９】
図２は、ピンド膜１６の下部磁性膜である第１強磁性膜１６ａの厚さが上部磁性膜である第２強磁性膜１６ｃの厚さより厚い場合（以下、第１の場合）のフリー磁性膜２４のスイッチ特性を示す。
【００１０】
図２において、参照符号Ｃ１およびＣ２は、それぞれ前記第１の場合でのフリー磁性膜２４、第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示す第１磁化状態表示部および第２磁化状態表示部（以下、第１表示部および第２表示部）である。第１表示部Ｃ１および第２表示部Ｃ２において、下の２つの矢印は第１強磁性膜１６ａの磁化状態を示し、その上の矢印は第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示し、最上段の矢印はフリー磁性膜２４の磁化状態を示す。
【００１１】
図２に示すとおり、前記第１の場合、フリー磁性膜２４のスイッチ特性曲線に非正常的にスイッチングされる領域Ｐ１が存在してスイッチング磁場のシフトが現れることが分かる。
図３は、前記第１の場合と反対に、ピンド膜１６で第２強磁性膜１６ｃの厚さが第１強磁性膜１６ａの厚さより厚い場合（以下、第２の場合）のフリー磁性膜２４のスイッチ特性を示す。
【００１２】
図３において、参照符号Ｃ３、Ｃ４は、それぞれ前記第２の場合でのフリー磁性膜２４、第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示す第３磁化状態表示部および第４磁化状態表示部（以下、第３表示部および第４表示部）である。第３表示部Ｃ３および第４表示部Ｃ４において、最下段の１つの矢印は第１強磁性膜１６ａの磁化状態を示し、その上の２つの矢印は第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示し、最上段の矢印はフリー磁性膜２４の磁化状態を示す。
【００１３】
図３に示すとおり、前記第２の場合には、フリー磁性膜２４のスイッチ特性曲線の右側下段に非正常的スイッチ領域Ｐ４が存在し、スイッチング磁場のシフトが現れることが分かる。
【００１４】
図４は、ピンド膜１６の第１強磁性膜１６ａと第２強磁性膜１６ｃの厚さが同一であり、両強磁性膜が比較的厚い場合（以下、第３の場合）のフリー磁性膜２４のスイッチ特性を示す。
【００１５】
図４において、参照符号Ｃ５、Ｃ６は、それぞれ前記第３の場合でのフリー磁性膜２４、第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示す第５磁化状態表示部および第６磁化状態表示部（以下、第５表示部および第６表示部）である。第５表示部Ｃ５および第６表示部Ｃ６において、下の２つの矢印は第１強磁性膜１６ａの磁化状態を示し、その上の２つの矢印は第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示し、最上段の矢印はフリー磁性膜２４の磁化状態を示す。
【００１６】
図４に示すとおり、前記第３の場合には、フリー磁性膜２４のスイッチ特性曲線の左側および右側にそれぞれ非正常的にスイッチングされる領域Ｐ２およびＰ３が存在し、スイッチング磁場のシフトが現れることが分かる。
【００１７】
図５は、ピンド膜１６の第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの厚さが同一であり、両強磁性膜が比較的薄い場合（以下、第４の場合）のフリー磁性膜２４のスイッチ特性を示す。
【００１８】
図５において、参照符号Ｃ７、Ｃ８は、それぞれ前記第４の場合でのフリー磁性膜２４、第１強磁性膜１６ａおよび第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示す第７磁化状態表示部および第８磁化状態表示部（以下、第７表示部および第８表示部）である。第７表示部Ｃ７および第８表示部Ｃ８において、最下段の矢印は第１強磁性膜１６ａの磁化状態を示し、中間の矢印は第２強磁性膜１６ｃの磁化状態を示し、最上段の矢印はフリー磁性膜２４の磁化状態を示す。
【００１９】
図５に示すとおり、前記第４の場合、前記第１ないし第３の場合とは異なってフリー磁性膜２４のスイッチ特性曲線に非正常的スイッチ領域はないが、スイッチング磁場のシフトは依然として存在することが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記の従来技術の問題点を改善するためのものとして、キンクのない、すなわちフリー磁性膜のスイッチ特性曲線に非正常的スイッチ領域を含まず、スイッチング磁場のシフトをも防止できる磁気ＲＡＭを提供するところにある。
【００２１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記磁気ＲＡＭの製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記の技術的課題を達成するために、本発明は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結されたＭＴＪセルとを含む磁気ＲＡＭにおいて、前記ＭＴＪセルは、金属膜と、前記金属膜を取り囲む磁性膜とを備えるピンド膜を含むことを特徴とする磁気ＲＡＭを提供する。
【００２３】
前記磁性膜は縁部が接触した第１磁性膜および第２磁性膜で構成することができる。この時、前記第１磁性膜および第２磁性膜は同一磁性物質で形成することができる。
【００２４】
前記磁性膜の前記金属膜の上部に形成された部分と下部に形成された部分の厚さは、同一または相異なる。
【００２５】
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、基板にスイッチング素子を形成する第１段階と、前記基板に前記スイッチング素子を覆う層間絶縁膜を形成する第２段階と、前記層間絶縁膜の所定領域上に前記スイッチング素子に連結されて順次積層された、下部電極、バッファ膜、ピニング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、トンネリング膜、フリー磁性膜、およびキャッピング膜を含む積層物を形成する第３段階と、前記積層物における前記第１磁性膜および第２磁性膜を接触させる第４段階とを含むことを特徴とする磁気ＲＡＭの製造方法を提供する。
【００２６】
前記第３段階は、前記層間絶縁膜に前記スイッチング素子が露出されるコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホールに導電性プラグを充填する段階と、前記層間絶縁膜の上に、前記導電性プラグを覆う、下部電極、バッファ膜、ピニング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、トンネリング膜、フリー磁性膜、およびキャッピング膜を順次形成する段階と、前記キャッピング膜の上に前記所定領域を限定する感光膜パターンを形成する段階と、前記感光膜パターンをエッチングマスクとして用いて前記層間絶縁膜上に積層された物質膜を逆順にエッチングする段階と、前記感光膜パターンを除去する段階とを含むことができる。
【００２７】
前記第４段階は、前記金属膜に対するエッチング選択比の高いエッチング液を使用して前記金属膜の縁部を除去する段階を含むことができる。
【００２８】
前記第３段階において、前記第１磁性膜および第２磁性膜は、異なる厚さで形成することができる。
【００２９】
また、本発明は、前記他の技術的課題を達成するために、基板にスイッチング素子を形成する第１段階と、前記基板に前記スイッチング素子を覆う層間絶縁膜を形成する第２段階と、前記層間絶縁膜の所定領域上に前記スイッチング素子に連結されて順次積層された、下部電極、バッファ膜、フリー磁性膜、トンネリング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、ピニング膜、およびキャッピング膜を含む積層物を形成する第３段階と、前記積層物における前記第１磁性膜および第２磁性膜を接触させる第４段階と、を含むことを特徴とする磁気ＲＡＭの製造方法を提供する。
【００３０】
このとき、前記第３段階は、前記層間絶縁膜に前記スイッチング素子が露出されるコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホールに導電性プラグを充填する段階と、前記層間絶縁膜の上に、前記導電性プラグを覆う、下部電極、バッファ膜、フリー磁性膜、トンネリング膜、第１磁性膜、金属膜、第２磁性膜、ピニング膜、およびキャッピング膜を順次積層する段階と、前記キャッピング膜上に前記所定領域を限定する感光膜パターンを形成する段階と、前記感光膜パターンをエッチングマスクとして用いて前記層間絶縁膜上に積層された物質膜を逆順にエッチングする段階と、前記感光膜パターンを除去する段階とを含むことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の磁気ＲＡＭにおいて、ＭＴＪセルのピンド膜として使われるＳＡＦ層が金属膜およびこれを囲む磁性膜で構成されるため、前記磁性膜は前記金属膜を中心に閉ループを形成する。これにより、前記磁性膜内の磁場も閉ループを形成するようになり、ピンド膜から発生する浮遊磁場は発生しないか、発生してもフリー磁性膜の作用に影響を与えない程度に最小化される。したがって、本発明による磁気ＲＡＭは、従来の浮遊磁場に起因するスイッチング磁場のシフトおよびキンクを防止でき、信頼性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態による磁気ＲＡＭおよびその製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。なお、図面に示された層や領域の厚さは明細書の明確性のために誇張して示されたものである。
【００３３】
まず、本発明の実施形態による磁気ＲＡＭのＭＴＪセルについて説明する。
（第１実施形態）
図６に示すとおり、本発明の第１実施形態に係る磁気ＲＡＭに含まれるＭＴＪセルＭ２は、下部電極４０の上に、バッファ膜４２およびピニング膜４４が順次設けられている。このとき、バッファ膜４２は非晶質層であってもよく、ピニング膜４４は半強磁性膜であってもよい。ピニング膜４４の上にピンド膜４６が存在する。ピンド膜４６は、２つの物質膜４６ａおよび４６ｂを含む。第１物質膜４６ａは、所定厚さを有する半強磁性膜であって、例えばＣｏＦｅ膜である。ピンド膜４６の第２物質膜４６ｂは、第１物質膜４６ａの内部に配置されている。第２物質膜４６ｂは、第１物質膜４６ａの縁近くまで拡張されている。このように、第２物質膜４６ｂは第１物質膜４６ａに内包されている。第２物質膜４６ｂより上部の第１物質膜４６ａの部分と、第２物質膜４６ｂより下部の第１物質膜４６ａの部分とは、厚さが同一であることが望ましいが、異なっても差支えない。第２物質膜４６ｂは、ルテニウム（Ｒｕ）膜でも、他の金属膜でもよい。
【００３４】
このように、ピンド膜４６において、第１物質膜４６ａが第２物質膜４６ｂを取り囲んでいるので、第１物質膜４６ａに発生する磁場は、矢印Ａで示したように第２物質膜４６ｂを取り囲む閉ループを形成する。これにより、ピンド膜４６から発生する浮遊磁場は最小化されるので、前記浮遊磁場が外部に及ぼす影響は無視し得る。このような特性を示すピンド膜４６の上に、薄いトンネリング膜４８が設けられている。トンネリング膜４８の上には、外部磁場の方向によって磁化状態が変わるフリー磁性膜５０、およびこれを保護するためのキャッピング膜５２が順次積層されている。
【００３５】
前記のように、ピンド膜４６は、浮遊磁場が現れない、現れてもその強さを最小化できる構成を有しているので、フリー磁性膜５０をスイッチングさせる時、前記浮遊磁場がフリー磁性膜５０に及ぼす影響は無視しうる。
【００３６】
このように、本発明の実施形態によるＭＴＪセルＭ２の場合、フリー磁性膜５０に対する外部磁場の影響、特に、ピンド膜４６で発生する磁場の影響を遮断できるので、フリー磁性膜５０をスイッチングする過程でスイッチング磁場がシフトされることを防止できることはもとより、キンクも防止することができる。
【００３７】
図７は、図６に示すＭＴＪセルのフリー磁性膜のスイッチング特性を示すグラフである。
図７において、参照符号Ｃ９、Ｃ１０は、それぞれ図６に示したＭＴＪセルＭ２のフリー磁性膜５０およびピンド膜４６の磁化状態を示す第９磁化状態表示部および第１０磁化状態表示部（以下、第９表示部および第１０表示部）を示す。
【００３８】
第９表示部Ｃ９および第１０表示部Ｃ１０において、第２物質膜４６ｂより上部の第１物質膜４６ａの部分と、第２物質膜４６ｂより下部の第１物質膜４６ａの部分とは、厚さが同一である場合を図示したが、両部分の厚さは異なっていてもよい。したがって、図７に示した結果は、第２物質膜４６ｂの上部に形成された第１物質膜４６ａの上部分の厚さが下部に形成された第１物質膜４６ａの下部分より厚い場合やその逆の場合、または前記上部分および下部分の厚さが全て厚い場合や全て薄い場合などあらゆる場合に適用することができる。
【００３９】
図７において、参照符号Ｇ１は、フリー磁性膜５０のスイッチ特性曲線を示す。図７に示すとおり、スイッチ特性曲線Ｇ１は、磁気分極の飽和領域を除いて、左右対称であることが分かる。このような事実はフリー磁性膜５０のスイッチの間にスイッチング磁場がシフトされていないことを意味する。
【００４０】
また、スイッチ特性曲線Ｇ１は、図２ないし図５に示した従来のスイッチ特性曲線などと比較する時、その形態がはるかに正確であることがわかる。このような事実は、フリー磁性膜５０のスイッチ過程に本来のスイッチ磁場以外の他の磁場、例えば、浮遊磁場は存在しないということを意味する。
【００４１】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る磁気ＲＡＭに含まれるＭＴＪセルの断面図である。
この実施形態は、ピニング膜およびピンド膜を含む磁性膜とフリー磁性膜との位置がトンネリング膜を中心に取り替えられた場合、すなわち、ピニング膜およびピンド膜を含む磁性膜がトンネリング膜の上に、フリー磁性膜がトンネリング膜の下に配置された場合を示す。
具体的に、図８に示すとおり、下部電極４０の上にバッファ膜４２が設けられ、バッファ膜４２の上にフリー磁性膜５０およびトンネリング膜４８が順次積層されている。そして、トンネリング膜４８上に、第１物質膜４６ａおよび第１物質膜４６ａに内包された第２物質膜４６ｂを含むピンド膜４６と、ピニング膜４４と、キャッピング膜５２とが順次積層されている。キャッピング膜５２の上には上部電極（図示せず）が存在する。
【００４２】
次に、図６に示したＭＴＪセルＭ２を含む磁気ＲＡＭの製造方法について説明する。ＭＴＪセルＭ２を形成する過程以外の過程、すなわち、基板にトランジスタ等のスイッチング素子を形成する過程と、そのスイッチング素子を形成する過程以後からＭＴＪセルＭ２を形成するまでの過程と、ＭＴＪセルＭ２を形成した後の過程は常法にしたがって実施できるので、これらの過程の説明は省略する。
【００４３】
図９に示すとおり、基板（図示せず）上に前記トランジスタを覆う層間絶縁膜１００を形成し、層間絶縁膜１００に前記トランジスタの一部を露出するコンタクトホール１０２を形成する。次いで、コンタクトホール１０２に導電性プラグ１０４を充填し、層間絶縁膜１００上に導電性プラグ１０４の全面を覆う下部電極４０を形成する。図示していないが、導電性プラグ１０４と下部電極４０の間に両者を連結するパッド導電層がさらに形成されていてもよい。引続き、下部電極４０の上に、バッファ膜４２およびピニング膜４４を順次形成する。バッファ膜４２は非晶質物質で形成する。そして、ピニング膜４４は半強磁性物質で形成する。ピニング膜４４の上に、第１磁性膜１０６、金属膜１０８、および第２磁性膜１１０を順次積層する。第１磁性膜１０６および第２磁性膜１１０は、同一の強磁性膜で形成することが望ましい。例えば、第１磁性膜１０６および第２磁性膜１１０はＣｏＦｅ膜で形成することができる。金属膜１０８はルテニウム膜で形成することができる。後述するが、第１磁性膜１０６、第２磁性膜１１０および金属膜１０８は、図６に示したピンド膜４６を構成する。第２磁性膜１１０を形成した後、トンネリング膜４８、フリー磁性膜５０、およびキャッピング膜５２を、第２磁性膜１１０の上に順次形成する。次いで、キャッピング膜５２の上にＭＴＪセルの形を定める感光膜パターンＰを形成する。感光膜パターンＰをエッチングマスクとして用いて層間絶縁膜１００上に積層された物質膜４０、４２、４４、１０６、１０８、１１０、４８、５０、および５２を逆の順序でエッチングする。エッチングは層間絶縁膜１００が露出されるまで実施する。以後、感光膜パターンＰを除去して所定の洗浄および乾燥工程を実施する。
このようなエッチングにより、層間絶縁膜１００上に、図１０に示したように導電性プラグ１０４を通じて前記トランジスタに連結された、前記物質膜４０、４２、４４、１０６、１０８、１１０、４８、５０、および５２で構成された積層物が形成される。
【００４４】
積層物を形成した後、金属膜１０８に対するエッチング選択比の高いエッチング液を使用して、積層物を所定時間ウエットエッチングする。前記ウエットエッチングは金属膜１０８の縁部の一部を除去するためのものであり、金属膜１０８の縁部が除去されて第１磁性膜１０６および第２磁性膜１１０の縁部が接触されるまで実施することが望ましい。
【００４５】
このようなウエットエッチング過程を通じて、図１１に示したように、第１磁性膜１０６および第２磁性膜１１０は、金属膜１０８を取り囲む１つの磁性膜１２０となり、層間絶縁膜１００上に磁性膜１２０および金属膜１０８で構成されたピンド膜１３０を含むＭＴＪセルが形成される。
【００４６】
一方、詳述した本発明の磁気ＲＡＭ製造方法において、図１１のピニング膜４４およびピンド膜１３０を含む磁性膜を形成する前に、フリー磁性膜５０を積層してもよい。
【００４７】
例えば、下部電極４０の上に、バッファ膜４２、フリー磁性膜５０、トンネリング膜４８を順次積層した後、トンネリング膜４８の上にピンド膜１３０、ピニング膜４４、およびキャッピング膜５２を順次積層してもよい。各物質膜に関する詳細な積層工程は前記と同様である。
【００４８】
前記の説明で多数の事項が具体的に記載されているが、これらは発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施形態の例示として解釈されなければならない。例えば、当業者であれば、前記のＭＴＪセルを前記のウエットエッチングと異なるエッチング方法で形成したり、第１磁性膜１０６、金属膜１０８、および第２磁性膜１１０を積層する段階で第１および第２磁性膜１０６および１１０に取り囲まれるように金属膜１０８をパターニングすることは容易に想到できる。したがって、本発明の範囲は、前記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって定められなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のＭＲＡＭは、メモリチップが必要なあらゆる電子製品、例えば、あらゆるコンピュータ、携帯電話、カムコーダー、デジタルカメラ、メモリスティック、またはメモリカードなどに用いることができ、フラッシュメモリの代用としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術による磁気ＲＡＭに含まれるＭＴＪセルの断面図である。
【図２】図１のＭＴＪセルでＳＡＦ層の厚さ変化によるフリー磁性膜のスイッチ特性を示すグラフである。
【図３】図１のＭＴＪセルでＳＡＦ層の厚さ変化によるフリー磁性膜のスイッチ特性を示すグラフである。
【図４】図１のＭＴＪセルでＳＡＦ層の厚さ変化によるフリー磁性膜のスイッチ特性を示すグラフである。
【図５】図１のＭＴＪセルでＳＡＦ層の厚さ変化によるフリー磁性膜のスイッチ特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態による磁気ＲＡＭに含まれるＭＴＪセルの断面図である。
【図７】図６に示したＭＴＪセルのフリー磁性膜のスイッチ特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態による磁気ＲＡＭに含まれるＭＴＪセルの断面図である。
【図９】図６に示したＭＴＪセルの製造方法を段階別に示した断面図である。
【図１０】図６に示したＭＴＪセルの製造方法を段階別に示した断面図である。
【図１１】図６に示したＭＴＪセルの製造方法を段階別に示した断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
４０      下部電極
４２      バッファ膜
４４      ピニング膜
４６      ピンド膜
４６ａ    第１物質膜
４６ｂ    第２物質膜
４８      トンネリング膜
５０      フリー磁性膜
５２      キャッピング膜
Ｍ２      ＭＴＪセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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